CN114518107A - 一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统 - Google Patents

一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统 Download PDF

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CN114518107A CN202210140512.2A CN202210140512A CN114518107A CN 114518107 A CN114518107 A CN 114518107A CN 202210140512 A CN202210140512 A CN 202210140512A CN 114518107 A CN114518107 A CN 114518107A
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Abstract

本发明公开了一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，包括无人机遥控集成平台(1)、多个无人机震源系统(2)、无线通信设备模块(3)、数据存储模块(4)和无人机预警模块(5)；其中，所述无人机遥控集成平台(1)通过所述无线通信设备模块(3)和多个所述无人机震源系统(2)、数据存储模块(4)和无人机预警模块(5)数据通信连接。本发明所述高度传感模块获取所述搭载无人机距离地面的高度，所述风速风向传感模块获取当前的风速，从而计算出从当前所述搭载无人机投递所述机载震源时所述机载震源偏移当前所述搭载无人机的偏移距离；所述图像数据处理模块基于偏移距离和所述位置信息得到所述机载震源的投放时到地面的预期实际位置，并通过所述地图显示模块进行显示，从而操纵人员能够合理判断投放位置，以实现准确投放。

Description

一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统
技术领域
本发明涉及无人机遥控震源技术领域，具体为一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统。
背景技术
地震方法自从20世纪20年代产生以来，一直用于石油勘探，主要任务是寻找油气圈闭，确定石油探井井位。70年代中期以来，随着地震分辨力的提高，地震方法越来越多地用于油田开发，逐步形成一套开发地震技术。
为了实现地震方法的测量，其中一个很重要的步骤便是投放地震震源。目前随着无人机研究发展的技术发展，人们开始利用所述无人机进行投递地震震源，其优点有可以克服常规人员不利于直接进入的区域，这样可以节省人力，同时保证人员安全。因此，现有技术中也存在不少利用无人机进行地震震源投送的现有技术，如专利申请CN112537450A公开了一种基于无人飞行器的震源投放方法及装置。其中，方法包括：根据预设地面范围内的影像数据，确定预设地面范围内的介质类型及分布区域；其中，预设地面范围内包括预设震源激发点位置；基于预设地面范围内的介质类型及分布区域，根据选定的介质类型，从预设地面范围内确定目标震源激发点位置；根据目标震源激发点位置，确定震源的空中投放点位置，并通过无人飞行器在空中投放点位置处进行震源投放。该发明实施例提供的方法及装置，通过采用无人飞行器向地面投放震源，解决了人员配合难度大且操作过程繁琐的问题，在利用无人飞行器投放震源的基础上，考虑了震源激发所处的地表条件，从而减小了勘探出错的概率，实现精确勘探。
专利申请CN 110654540A公开了一种低空多旋翼无人飞行器系统及其控制方法。其中，系统包括：飞行控制板、无刷电机、推进器和电子调节器；所述无刷电机与无人飞行器的任一机臂连接，位于所述任一机臂的上方，所述无刷电机与所述任一机臂对应的机翼连接；所述推进器与所述任一机臂连接，位于所述任一机臂的下方；所述无刷电机与所述电子调节器连接，所述电子调节器与所述飞行控制板连接。本发明实施例提供的系统及方法，通过设置推进器，在推进器提供的推力的作用下，能够提高载重量和垂直起降速度，并实现省电优化，提高了工作效率，能够满足在地震勘探中快速垂直起降投放震源获取地震记录数据的专业技术要求。
专利申请CN110697044A公开了一种基于无人飞行器的震源投放方法及装置。其中，方法包括：根据预设地面范围内的影像数据，确定预设地面范围内的介质类型及分布区域；其中，预设地面范围内包括预设震源激发点位置；基于预设地面范围内的介质类型及分布区域，根据选定的介质类型，从预设地面范围内确定目标震源激发点位置；根据目标震源激发点位置，确定震源的空中投放点位置，并通过无人飞行器在空中投放点位置处进行震源投放。本发明实施例提供的方法及装置，通过采用无人飞行器向地面投放震源，解决了人员配合难度大且操作过程繁琐的问题，在利用无人飞行器投放震源的基础上，考虑了震源激发所处的地表条件，从而减小了勘探出错的概率，实现精确勘探。
专利申请CN112904405A公开了一种基于无人机测绘的地震勘探采集的方法，包括，第一步骤S1，设计工区内炮点和检波点的理论位置；第二步骤S2，采用无人机携带激光扫描仪、数码相机、数字彩色航摄相机中的至少一个设备测量工区，获取工区矢量信息；第三步骤S3，根据工区矢量信息，调整所述理论位置，得到修正位置；第四步骤S4，按照所述修正位置，布设无线节点仪器和可控震源进行炮点施工采集，得到地震数据；第五步骤S5，根据所述工区矢量信息，修正所述地震数据，得到修正数据。该发明可快速获取高精度点云数据；采用工区矢量信息对无线节点仪器和可控震源传回的坐标进行修正，使得地震数据更准确所得到的成像效果有明显提高，断面更清晰，更容易识别。
专利申请CN110196454A公开了一种基于无人机的地质勘测集成系统，包括定位单元、磁测单元、数据采集单元、姿态采集单元和处理单元；定位单元、磁测单元、数据采集单元和姿态采集单元分别与处理单元连接；定位单元用于实时采集无人机的当前位置；处理单元用于当无人机的当前位置为预设探测点时，分别获取磁测单元、数据采集单元和姿态采集单元采集的当前磁测数据、当前地质数据和当前姿态数据。本发明实施例提供的系统，提高了各个单元之间的集成度，一次飞行即可获取多参量地质勘测数据，并能够对同一位置不同参量的数据进行统一存储和处理，有效降低数据处理的失误和解释中的多解性，实现了地质勘测数据的高效采集。
专利申请CN110697042A公开了一种基于无人飞行器投放震源的地震勘探系统。包括：位于无人飞行器中的震源投放装置和若干个震源，以及位于地面的地震数据采集装置；其中，所述震源投放装置，用于在空中向地面投放震源；所述震源，用于在与地面碰撞时激发人工地震；所述地震数据采集装置，用于在所述震源激发人工地震时，进行地震数据采集。本发明实施例提供的地震勘探系统，通过在无人飞行器中搭载震源投放装置和若干个震源，使得震源投放装置在空中向地面投放震源，能够实现复杂地表环境传统地震勘探震源无法开展工作或激发效果差的勘探区实现震源投放，进而实现快速、高质量地震勘探地震数据采集。
可见，在现有技术中，对利用无人机进行投放震源的技术方案中，总体来说，还存在以下缺陷：
1.在现有技术中，由于利用无线通信设备进行控制指令和位置、姿态信息的传递给集控平台，但设备在处理这些信息和传送信息时，会产生时延，这会导致出现危险，如当在远程控制的人员发现无人机处于危险状态时，可能实质中所述无人机已经发生危险，这显然不符合安全控制的要求。
2.现有技术中，在进行地震震源投放时，由于地震震源随着无人机飞行的惯性，以及风速等影响，导致地震震源的位置并不是投放时的位置，这样导致地震震源位置存在偏差，不利于精确投递。
3.现有技术中，基本都是要么只执行远程发出的控制飞行器飞行的控制信号，要么只执行所述无人机自身设置的控制信号实现自主操作，这样可能会导致系统出现故障或者宕机导致的危险。
面对上述技术问题，希望提供一种面向低延时高度精确投递的无人机遥控震源系统的同步控制系统及方法，以解决上述技术问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，包括无人机遥控集成平台、多个无人机震源系统、无线通信设备模块、数据存储模块和无人机预警模块；其中，所述无人机遥控集成平台通过所述无线通信设备模块和多个所述无人机震源系统、数据存储模块和无人机预警模块数据通信连接；
所述无人机震源系统包括搭载无人机、机载震源、无人机导航定位模块、姿态传感模块、机载存储模块和控制和传输模块，所述机载震源、无人机导航定位模块、姿态传感模块、机载存储模块和控制和传输模块搭载于所述搭载无人机上；所述无人机导航定位模块获取所述搭载无人机的位置信息，所述姿态传感模块实时获取所述搭载无人机的姿态数据，并将所述位置信息和姿态数据通过所述无线通信设备模块发送至所述无人机遥控集成平台；所述机载存储模块存储有规划的所述搭载无人机的规划路径和安全飞行参数；所述控制和传输模块用于和所述无人机遥控集成平台通信连接，以便发送和接受控制指令和传送所述位置信息和姿态数据；
其特征在于：所述无人机遥控集成平台包括地图显示模块、无人机远程操控模块和图像数据处理模块；所述地图显示模块为基于电子地图的图形显示模块，显示所述搭载无人机的位置信息；
在所述无人机遥控集成平台接收到所述姿态信息时，所述图像数据处理模块对获取的所述姿态信息进行处理，即基于连续的所述姿态信息计算出所述搭载无人机的三维速度数据v1和以所述搭载无人机的重心为坐标原点定义的XYZ轴坐标系下的横向旋转、纵向旋转和水平旋转的旋转速度，从而所述图像数据处理模块基于获取当前时刻的所述姿态信息和处理时延T和所述三维速度数据、旋转速度得出预测同步实际姿态数据，基于当前时刻的位置信息和所述处理时延T和所述三维速度数据得出所述搭载无人机的预测同步实际位置数据，并将所述预测同步实际姿态数据和所述预测同步实际位置数据发送至所述地图显示模块，从而实现所述搭载无人机的预测同步实际位置在所述地图显示模块中显示；v1为矢量；
所述处理时延T采用如下方式获取：所述无人机导航定位模块获取当前时刻t1，所述无人机震源系统的所述控制和传输模块将当前时刻t1发送至所述无人机远程操控模块，所述无人机远程操控模块获取接收到所述当前时刻t1的数据的时刻t2，从而处理时延T＝t2-t1；
其中，所述搭载无人机的重心为坐标原点定义的XYZ轴坐标系的定义如下：X轴为以所述搭载无人机的水平前进方向为基础，Y轴以所述搭载无人机的左右方向为基础、Z轴为以所述搭载无人机的垂向方向为基础；
所述无人机遥控集成平台包括3D动感座椅和3D图像显示模块；所述3D动感座椅供操控人员乘坐，所述3D动感座椅基于姿态数据完成相应的姿态动作，从而将所述搭载无人机的飞行姿态状态在所述3D动感座椅中体现，以便操纵人员处于无人机的虚拟姿态中，所述姿态数据基于所述预测同步实际姿态数据；所述3D图像显示模块基于所述预测同步实际姿态数据显示所述搭载无人机的3D飞行姿态状态；
所述数据存储模块用于存储所述无人机震源系统的飞行数据和获取的地震探测数据；所述无人机预警模块基于所述横向旋转、纵向旋转和水平旋转的旋转速度和高度信息，当存在异常时，所述无人机预警模块发出异常警报，并通过所述无人机远程操控模块进行紧急救助。
优选的，所述3D图像显示模块为一种穿戴式VR设备，在使用时，所述操控人员将穿戴式VR设备佩戴于头上，所述穿戴式VR设备与所述图像数据处理模块数据通信连接，从而将所述预测同步实际姿态数据发送至所述穿戴式VR设备，以便使得操纵人员以沉浸式的方式显示所述无人机的飞行姿态。
优选的，所述搭载无人机上设置有视频传感模块，在所述搭载无人机执行任务时，所述视频传感模块获取所述视频图像，并通过所述控制和传输模块进行发送至所述无人机遥控集成平台，从而，并通过所述3D图像显示模块显示。
优选的，所述无线通信设备模块为基于5G的无线通信网络，所述搭载无人机和所述无人机遥控集成平台均配置有5G通信终端模块，所述搭载无人机和所述无人机遥控集成平台之间直接进行通信连接，或者所述搭载无人机和所述无人机遥控集成平台之间通过5G中继通信基站进行通信连接，从而使得实现低延时通信。
优选的，所述搭载无人机还设置有高度传感模块和风速风向传感模块，所述高度传感模块获取所述搭载无人机距离地面的高度h，所述风速风向传感模块获取当前的风速v2，从而计算出从当前所述搭载无人机投递所述机载震源时所述机载震源偏移当前所述搭载无人机的偏移距离S；
Figure BDA0003506661780000071
其中，S，v2为矢量，g为重力加速度；所述图像数据处理模块基于偏移距离S和所述位置信息得到所述机载震源的投放时到地面的预期实际位置，并通过所述地图显示模块进行显示，从而操纵人员能够合理判断投放位置，以实现准确投放。
优选的，所述控制和传输模块在未接受到通过所述无人机遥控集成平台发出的控制指令时，所述控制和传输模块自动控制所述搭载无人机按照规划路径进行飞行以便执行任务，当接受到控制指令时，优先执行所述控制指令。
优选的，在所述搭载无人机的所述控制和传输模块在一定时间段内未接收到控制信号时，且所述通信信号强度变差到一定值时，所述搭载无人机自动按原路径返回。
优选的，所述地图显示模块进行显示时，所述机载震源的预期实际位置采用红色虚拟框的形式显示，所述操纵人员在进行投送所述机载震源基于所述红色虚拟框和所述搭载无人机的位置，并基于经验进行投放。
另外一方面，本申请还提供一种基于无人机遥控震源的无线同步控制方法，包括基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，其特征在于，具体的无线同步控制方法包括如下步骤：
步骤S1，所述无人机导航定位模块获取当前时刻t1，所述无人机震源系统的所述控制和传输模块将当前时刻t1发送至所述无人机远程操控模块，所述无人机远程操控模块获取接收到所述当前时刻t1的数据的时刻t2，从而得到所述无人机震源系统的处理时延T＝t2-t1；
步骤S2，所述无人机导航定位模块获取所述搭载无人机的位置信息，所述姿态传感模块实时获取所述搭载无人机的姿态数据，并将所述位置信息和姿态数据通过所述无线通信设备模块发送至所述无人机遥控集成平台；所述控制和传输模块和所述无人机遥控集成平台通信连接，实时发送和接受控制指令和传送所述位置信息和姿态数据；
步骤S3，在所述无人机遥控集成平台接收到所述姿态信息时，所述图像数据处理模块对获取的所述姿态信息进行处理，即基于连续的所述姿态信息计算出所述搭载无人机的三维速度数据v1和以所述搭载无人机的重心为坐标原点定义的XYZ轴坐标系下的横向旋转、纵向旋转和水平旋转的旋转速度，从而所述图像数据处理模块基于获取当前时刻的所述姿态信息和处理时延T和所述三维速度数据、旋转速度得出预测同步实际姿态数据，基于当前时刻的位置信息和所述处理时延T和所述三维速度数据得出所述搭载无人机的预测同步实际位置数据，并将所述预测同步实际姿态数据和所述预测同步实际位置数据发送至所述地图显示模块，从而实现所述搭载无人机的预测同步实际位置在所述地图显示模块中显示；v1为矢量；
步骤S4，所述3D动感座椅供操控人员乘坐，所述3D动感座椅基于姿态数据完成相应的姿态动作，从而将所述搭载无人机的飞行姿态状态在所述3D动感座椅中体现，以便操纵人员处于无人机的虚拟姿态中，所述姿态数据基于所述预测同步实际姿态数据；所述3D图像显示模块基于所述预测同步实际姿态数据显示所述搭载无人机的3D飞行姿态状态；
步骤S5，所述无人机预警模块基于所述横向旋转、纵向旋转和水平旋转的旋转速度和高度信息，当存在异常时，所述无人机预警模块发出异常警报，并通过所述无人机远程操控模块进行紧急救助；
步骤S6，在进行所述机载震源投放时，所述搭载无人机还设置有高度传感模块和风速风向传感模块，所述高度传感模块获取所述搭载无人机距离地面的高度h，所述风速风向传感模块获取当前的风速v2，从而计算出从当前所述搭载无人机投递所述机载震源时所述机载震源偏移当前所述搭载无人机的偏移距离S；
Figure BDA0003506661780000101
其中，S，v2为矢量，g为重力加速度；所述图像数据处理模块基于偏移距离S和所述位置信息得到所述机载震源的投放时到地面的预期实际位置，并通过所述地图显示模块进行显示，从而操纵人员能够合理判断投放位置，以实现准确投放。
优选的，所述地图显示模块进行显示时，所述机载震源的预期实际位置采用红色虚拟框的形式显示，所述操纵人员在进行投送所述机载震源基于所述红色虚拟框和所述搭载无人机的位置，并基于经验进行投放。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，基于连续的所述姿态信息计算出所述搭载无人机的三维速度数据v1和以所述搭载无人机的重心为坐标原点定义的XYZ轴坐标系下的横向旋转、纵向旋转和水平旋转的旋转速度，从而所述图像数据处理模块基于获取当前时刻的所述姿态信息和处理时延T和所述三维速度数据、旋转速度得出预测同步实际姿态数据，基于当前时刻的位置信息和所述处理时延T和所述三维速度数据得出所述搭载无人机的预测同步实际位置数据，并将所述预测同步实际姿态数据和所述预测同步实际位置数据发送至所述地图显示模块。
2、本发明的基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，所述高度传感模块获取所述搭载无人机距离地面的高度，所述风速风向传感模块获取当前的风速，从而计算出从当前所述搭载无人机投递所述机载震源时所述机载震源偏移当前所述搭载无人机的偏移距离；所述图像数据处理模块基于偏移距离和所述位置信息得到所述机载震源的投放时到地面的预期实际位置，并通过所述地图显示模块进行显示，从而操纵人员能够合理判断投放位置，以实现准确投放。
3、本发明的基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，使用时，所述操控人员将穿戴式VR设备佩戴于头上，所述穿戴式VR设备与所述图像数据处理模块数据通信连接，从而将所述预测同步实际姿态数据发送至所述穿戴式VR设备，以便使得操纵人员以沉浸式的方式显示所述无人机的飞行姿态。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的无人机震源系统的构成结构示意图；
图3为本发明的无人机遥控集成平台的组成结构示意图。
图中：1、无人机遥控集成平台；2、无人机震源系统；3、无线通信设备模块；4、数据存储模块；5、无人机预警模块；6、搭载无人机；7、机载震源；8、无人机导航定位模块；9、姿态传感模块；10、机载存储模块；11、控制和传输模块；12、地图显示模块；13、无人机远程操控模块；14、图像数据处理模块；15、3D动感座椅；16、3D图像显示模块；17、视频传感模块；18、高度传感模块；19、风速风向传感模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施例一：
一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，包括无人机遥控集成平台1、多个无人机震源系统2、无线通信设备模块3、数据存储模块4和无人机预警模块5；其中，所述无人机遥控集成平台1通过所述无线通信设备模块3和多个所述无人机震源系统2、数据存储模块4和无人机预警模块5数据通信连接；
所述无人机震源系统2包括搭载无人机6、机载震源7、无人机导航定位模块8、姿态传感模块9、机载存储模块10和控制和传输模块11，所述机载震源7、无人机导航定位模块8、姿态传感模块9、机载存储模块10和控制和传输模块11搭载于所述搭载无人机6上；所述无人机导航定位模块8获取所述搭载无人机6的位置信息，所述姿态传感模块9实时获取所述搭载无人机6的姿态数据，并将所述位置信息和姿态数据通过所述无线通信设备模块3发送至所述无人机遥控集成平台1；所述机载存储模块10存储有规划的所述搭载无人机6的规划路径和安全飞行参数；所述控制和传输模块11用于和所述无人机遥控集成平台1通信连接，以便发送和接受控制指令和传送所述位置信息和姿态数据；
其特征在于：所述无人机遥控集成平台1包括地图显示模块12、无人机远程操控模块13和图像数据处理模块14；所述地图显示模块12为基于电子地图的图形显示模块，显示所述搭载无人机6的位置信息；
在所述无人机遥控集成平台1接收到所述姿态信息时，所述图像数据处理模块14对获取的所述姿态信息进行处理，即基于连续的所述姿态信息计算出所述搭载无人机6的三维速度数据v1和以所述搭载无人机6的重心为坐标原点定义的XYZ轴坐标系下的横向旋转、纵向旋转和水平旋转的旋转速度，从而所述图像数据处理模块14基于获取当前时刻的所述姿态信息和处理时延T和所述三维速度数据、旋转速度得出预测同步实际姿态数据，基于当前时刻的位置信息和所述处理时延T和所述三维速度数据得出所述搭载无人机6的预测同步实际位置数据，并将所述预测同步实际姿态数据和所述预测同步实际位置数据发送至所述地图显示模块12，从而实现所述搭载无人机6的预测同步实际位置在所述地图显示模块12中显示；v1为矢量；
所述处理时延T采用如下方式获取：所述无人机导航定位模块8获取当前时刻t1，所述无人机震源系统2的所述控制和传输模块11将当前时刻t1发送至所述无人机远程操控模块13，所述无人机远程操控模块13获取接收到所述当前时刻t1的数据的时刻t2，从而处理时延T＝t2-t1；
其中，所述搭载无人机6的重心为坐标原点定义的XYZ轴坐标系的定义如下：X轴为以所述搭载无人机6的水平前进方向为基础，Y轴以所述搭载无人机6的左右方向为基础、Z轴为以所述搭载无人机6的垂向方向为基础；
所述无人机遥控集成平台1包括3D动感座椅15和3D图像显示模块16；所述3D动感座椅15供操控人员乘坐，所述3D动感座椅15基于姿态数据完成相应的姿态动作，从而将所述搭载无人机6的飞行姿态状态在所述3D动感座椅15中体现，以便操纵人员处于无人机的虚拟姿态中，所述姿态数据基于所述预测同步实际姿态数据；所述3D图像显示模块16基于所述预测同步实际姿态数据显示所述搭载无人机6的3D飞行姿态状态；
所述数据存储模块4用于存储所述无人机震源系统2的飞行数据和获取的地震探测数据；所述无人机预警模块5基于所述横向旋转、纵向旋转和水平旋转的旋转速度和高度信息，当存在异常时，所述无人机预警模块5发出异常警报，并通过所述无人机远程操控模块13进行紧急救助。
优选的，所述3D图像显示模块16为一种穿戴式VR设备，在使用时，所述操控人员将穿戴式VR设备佩戴于头上，所述穿戴式VR设备与所述图像数据处理模块14数据通信连接，从而将所述预测同步实际姿态数据发送至所述穿戴式VR设备，以便使得操纵人员以沉浸式的方式显示所述无人机的飞行姿态。
优选的，所述搭载无人机6上设置有视频传感模块17，在所述搭载无人机6执行任务时，所述视频传感模块获取所述视频图像，并通过所述控制和传输模块11进行发送至所述无人机遥控集成平台1，从而，并通过所述3D图像显示模块16显示。
优选的，所述无线通信设备模块3为基于5G的无线通信网络，所述搭载无人机6和所述无人机遥控集成平台1均配置有5G通信终端模块，所述搭载无人机6和所述无人机遥控集成平台1之间直接进行通信连接，或者所述搭载无人机6和所述无人机遥控集成平台1之间通过5G中继通信基站进行通信连接，从而使得实现低延时通信。
优选的，所述搭载无人机6还设置有高度传感模块18和风速风向传感模块19，所述高度传感模块获取所述搭载无人机6距离地面的高度h，所述风速风向传感模块19获取当前的风速v2，从而计算出从当前所述搭载无人机投递所述机载震源7时所述机载震源偏移当前所述搭载无人机16的偏移距离S；
Figure BDA0003506661780000151
其中，S，v2为矢量，g为重力加速度；所述图像数据处理模块14基于偏移距离S和所述位置信息得到所述机载震源7的投放时到地面的预期实际位置，并通过所述地图显示模块12进行显示，从而操纵人员能够合理判断投放位置，以实现准确投放。
优选的，所述控制和传输模块11在未接受到通过所述无人机遥控集成平台1发出的控制指令时，所述控制和传输模块11自动控制所述搭载无人机6按照规划路径进行飞行以便执行任务，当接受到控制指令时，优先执行所述控制指令。
优选的，在所述搭载无人机6的所述控制和传输模块11在一定时间段内未接收到控制信号时，且所述通信信号强度变差到一定值时，所述搭载无人机6自动按原路径返回。
优选的，所述地图显示模块12进行显示时，所述机载震源7的预期实际位置采用红色虚拟框的形式显示，所述操纵人员在进行投送所述机载震源7基于所述红色虚拟框和所述搭载无人机6的位置，并基于经验进行投放。
具体实施例二：
一种基于无人机遥控震源的无线同步控制方法，包括基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，其特征在于，具体的无线同步控制方法包括如下步骤：
步骤S1，所述无人机导航定位模块8获取当前时刻t1，所述无人机震源系统2的所述控制和传输模块11将当前时刻t1发送至所述无人机远程操控模块13，所述无人机远程操控模块13获取接收到所述当前时刻t1的数据的时刻t2，从而得到所述无人机震源系统2的处理时延T＝t2-t1；
步骤S2，所述无人机导航定位模块8获取所述搭载无人机6的位置信息，所述姿态传感模块9实时获取所述搭载无人机6的姿态数据，并将所述位置信息和姿态数据通过所述无线通信设备模块3发送至所述无人机遥控集成平台1；所述控制和传输模块11和所述无人机遥控集成平台1通信连接，实时发送和接受控制指令和传送所述位置信息和姿态数据；
步骤S3，在所述无人机遥控集成平台1接收到所述姿态信息时，所述图像数据处理模块14对获取的所述姿态信息进行处理，即基于连续的所述姿态信息计算出所述搭载无人机6的三维速度数据v1和以所述搭载无人机6的重心为坐标原点定义的XYZ轴坐标系下的横向旋转、纵向旋转和水平旋转的旋转速度，从而所述图像数据处理模块14基于获取当前时刻的所述姿态信息和处理时延T和所述三维速度数据、旋转速度得出预测同步实际姿态数据，基于当前时刻的位置信息和所述处理时延T和所述三维速度数据得出所述搭载无人机6的预测同步实际位置数据，并将所述预测同步实际姿态数据和所述预测同步实际位置数据发送至所述地图显示模块12，从而实现所述搭载无人机6的预测同步实际位置在所述地图显示模块12中显示；v1为矢量；
步骤S4，所述3D动感座椅15供操控人员乘坐，所述3D动感座椅15基于姿态数据完成相应的姿态动作，从而将所述搭载无人机6的飞行姿态状态在所述3D动感座椅15中体现，以便操纵人员处于无人机的虚拟姿态中，所述姿态数据基于所述预测同步实际姿态数据；所述3D图像显示模块16基于所述预测同步实际姿态数据显示所述搭载无人机6的3D飞行姿态状态；
步骤S5，所述无人机预警模块5基于所述横向旋转、纵向旋转和水平旋转的旋转速度和高度信息，当存在异常时，所述无人机预警模块5发出异常警报，并通过所述无人机远程操控模块13进行紧急救助；
步骤S6，在进行所述机载震源投放时，所述搭载无人机6还设置有高度传感模块18和风速风向传感模块19，所述高度传感模块获取所述搭载无人机6距离地面的高度h，所述风速风向传感模块19获取当前的风速v2，从而计算出从当前所述搭载无人机投递所述机载震源7时所述机载震源偏移当前所述搭载无人机16的偏移距离S；
Figure BDA0003506661780000171
其中，S，v2为矢量，g为重力加速度；所述图像数据处理模块14基于偏移距离S和所述位置信息得到所述机载震源7的投放时到地面的预期实际位置，并通过所述地图显示模块12进行显示，从而操纵人员能够合理判断投放位置，以实现准确投放。
优选的，所述地图显示模块12进行显示时，所述机载震源7的预期实际位置采用红色虚拟框的形式显示，所述操纵人员在进行投送所述机载震源7基于所述红色虚拟框和所述搭载无人机6的位置，并基于经验进行投放。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语″包括″、″包含″或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，包括无人机遥控集成平台(1)、多个无人机震源系统(2)、无线通信设备模块(3)、数据存储模块(4)和无人机预警模块(5)；其中，所述无人机遥控集成平台(1)通过所述无线通信设备模块(3)和多个所述无人机震源系统(2)、数据存储模块(4)和无人机预警模块(5)数据通信连接。
2.根据权利要求2所述的一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，其特征在于：
所述无人机震源系统(2)包括搭载无人机(6)、机载震源(7)、无人机导航定位模块(8)、姿态传感模块(9)、机载存储模块(10)和控制和传输模块(11)，所述机载震源(7)、无人机导航定位模块(8)、姿态传感模块(9)、机载存储模块(10)和控制和传输模块(11)搭载于所述搭载无人机(6)上；所述无人机导航定位模块(8)获取所述搭载无人机(6)的位置信息，所述姿态传感模块(9)实时获取所述搭载无人机(6)的姿态数据，并将所述位置信息和姿态数据通过所述无线通信设备模块(3)发送至所述无人机遥控集成平台(1)；所述机载存储模块(10)存储有规划的所述搭载无人机(6)的规划路径和安全飞行参数；所述控制和传输模块(11)用于和所述无人机遥控集成平台(1)通信连接，以便发送和接受控制指令和传送所述位置信息和姿态数据；
其特征在于：所述无人机遥控集成平台(1)包括地图显示模块(12)、无人机远程操控模块(13)和图像数据处理模块(14)；所述地图显示模块(12)为基于电子地图的图形显示模块，显示所述搭载无人机(6)的位置信息；
在所述无人机遥控集成平台(1)接收到所述姿态信息时，所述图像数据处理模块(14)对获取的所述姿态信息进行处理，即基于连续的所述姿态信息计算出所述搭载无人机(6)的三维速度数据v1和以所述搭载无人机(6)的重心为坐标原点定义的XYZ轴坐标系下的横向旋转、纵向旋转和水平旋转的旋转速度，从而所述图像数据处理模块(14)基于获取当前时刻的所述姿态信息和处理时延T和所述三维速度数据、旋转速度得出预测同步实际姿态数据，基于当前时刻的位置信息和所述处理时延T和所述三维速度数据得出所述搭载无人机(6)的预测同步实际位置数据，并将所述预测同步实际姿态数据和所述预测同步实际位置数据发送至所述地图显示模块(12)，从而实现所述搭载无人机(6)的预测同步实际位置在所述地图显示模块(12)中显示；v1为矢量；
所述处理时延T采用如下方式获取：所述无人机导航定位模块(8)获取当前时刻t1，所述无人机震源系统(2)的所述控制和传输模块(11)将当前时刻t1发送至所述无人机远程操控模块(13)，所述无人机远程操控模块(13)获取接收到所述当前时刻t1的数据的时刻t2，从而处理时延T＝t2-t1；
其中，所述搭载无人机(6)的重心为坐标原点定义的XYZ轴坐标系的定义如下：X轴为以所述搭载无人机(6)的水平前进方向为基础，Y轴以所述搭载无人机(6)的左右方向为基础、Z轴为以所述搭载无人机(6)的垂向方向为基础；
所述无人机遥控集成平台(1)包括3D动感座椅(15)和3D图像显示模块(16)；所述3D动感座椅(15)供操控人员乘坐，所述3D动感座椅(15)基于姿态数据完成相应的姿态动作，从而将所述搭载无人机(6)的飞行姿态状态在所述3D动感座椅(15)中体现，以便操纵人员处于无人机的虚拟姿态中，所述姿态数据基于所述预测同步实际姿态数据；所述3D图像显示模块(16)基于所述预测同步实际姿态数据显示所述搭载无人机(6)的3D飞行姿态状态；
所述数据存储模块(4)用于存储所述无人机震源系统(2)的飞行数据和获取的地震探测数据；所述无人机预警模块(5)基于所述横向旋转、纵向旋转和水平旋转的旋转速度和高度信息，当存在异常时，所述无人机预警模块(5)发出异常警报，并通过所述无人机远程操控模块(13)进行紧急救助；
所述3D图像显示模块(16)为一种穿戴式VR设备，在使用时，所述操控人员将穿戴式VR设备佩戴于头上，所述穿戴式VR设备与所述图像数据处理模块(14)数据通信连接，从而将所述预测同步实际姿态数据发送至所述穿戴式VR设备，以便使得操纵人员以沉浸式的方式显示所述无人机的飞行姿态。
3.根据权利要求2或2所述的一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，其特征在于：所述搭载无人机(6)上设置有视频传感模块(17)，在所述搭载无人机(6)执行任务时，所述视频传感模块获取所述视频图像，并通过所述控制和传输模块(11)进行发送至所述无人机遥控集成平台(1)，从而，并通过所述3D图像显示模块(16)显示。
4.根据权利要求2所述的一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，其特征在于：所述无线通信设备模块(3)为基于5G的无线通信网络，所述搭载无人机(6)和所述无人机遥控集成平台(1)均配置有5G通信终端模块，所述搭载无人机(6)和所述无人机遥控集成平台(1)之间直接进行通信连接，或者所述搭载无人机(6)和所述无人机遥控集成平台(1)之间通过5G中继通信基站进行通信连接，从而使得实现低延时通信。
5.根据权利要求4所述的一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，其特征在于：所述搭载无人机(6)还设置有高度传感模块(18)和风速风向传感模块(19)，所述高度传感模块获取所述搭载无人机(6)距离地面的高度h，所述风速风向传感模块(19)获取当前的风速v2，从而计算出从当前所述搭载无人机投递所述机载震源(7)时所述机载震源偏移当前所述搭载无人机(16)的偏移距离S；
Figure FDA0003506661770000041
其中，S，v2为矢量，g为重力加速度；所述图像数据处理模块(14)基于偏移距离S和所述位置信息得到所述机载震源(7)的投放时到地面的预期实际位置，并通过所述地图显示模块(12)进行显示，从而操纵人员能够合理判断投放位置，以实现准确投放。
6.根据权利要求2所述的一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，其特征在于：所述控制和传输模块(11)在未接受到通过所述无人机遥控集成平台(1)发出的控制指令时，所述控制和传输模块(11)自动控制所述搭载无人机(6)按照规划路径进行飞行以便执行任务，当接受到控制指令时，优先执行所述控制指令。
7.根据权利要求3或6所述的一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，其特征在于：在所述搭载无人机(6)的所述控制和传输模块(11)在一定时间段内未接收到控制信号时，且所述通信信号强度变差到一定值时，所述搭载无人机(6)自动按原路径返回。
8.根据权利要求5所述的一种基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，其特征在于：所述地图显示模块(12)进行显示时，所述机载震源(7)的预期实际位置采用红色虚拟框的形式显示，所述操纵人员在进行投送所述机载震源(7)基于所述红色虚拟框和所述搭载无人机(6)的位置，并基于经验进行投放。
9.一种基于无人机遥控震源的无线同步控制方法，包括如权利要求2-8中任意一项所述的基于无人机遥控震源的无线同步控制系统，其特征在于，具体的无线同步控制方法包括如下步骤：
步骤S1，所述无人机导航定位模块(8)获取当前时刻t1，所述无人机震源系统(2)的所述控制和传输模块(11)将当前时刻t1发送至所述无人机远程操控模块(13)，所述无人机远程操控模块(13)获取接收到所述当前时刻t1的数据的时刻t2，从而得到所述无人机震源系统(2)的处理时延T＝t2-t1；
步骤S2，所述无人机导航定位模块(8)获取所述搭载无人机(6)的位置信息，所述姿态传感模块(9)实时获取所述搭载无人机(6)的姿态数据，并将所述位置信息和姿态数据通过所述无线通信设备模块(3)发送至所述无人机遥控集成平台(1)；所述控制和传输模块(11)和所述无人机遥控集成平台(1)通信连接，实时发送和接受控制指令和传送所述位置信息和姿态数据；
步骤S3，在所述无人机遥控集成平台(1)接收到所述姿态信息时，所述图像数据处理模块(14)对获取的所述姿态信息进行处理，即基于连续的所述姿态信息计算出所述搭载无人机(6)的三维速度数据v1和以所述搭载无人机(6)的重心为坐标原点定义的XYZ轴坐标系下的横向旋转、纵向旋转和水平旋转的旋转速度，从而所述图像数据处理模块(14)基于获取当前时刻的所述姿态信息和处理时延T和所述三维速度数据、旋转速度得出预测同步实际姿态数据，基于当前时刻的位置信息和所述处理时延T和所述三维速度数据得出所述搭载无人机(6)的预测同步实际位置数据，并将所述预测同步实际姿态数据和所述预测同步实际位置数据发送至所述地图显示模块(12)，从而实现所述搭载无人机(6)的预测同步实际位置在所述地图显示模块(12)中显示；v1为矢量；
步骤S4，所述3D动感座椅(15)供操控人员乘坐，所述3D动感座椅(15)基于姿态数据完成相应的姿态动作，从而将所述搭载无人机(6)的飞行姿态状态在所述3D动感座椅(15)中体现，以便操纵人员处于无人机的虚拟姿态中，所述姿态数据基于所述预测同步实际姿态数据；所述3D图像显示模块(16)基于所述预测同步实际姿态数据显示所述搭载无人机(6)的3D飞行姿态状态；
步骤S5，所述无人机预警模块(5)基于所述横向旋转、纵向旋转和水平旋转的旋转速度和高度信息，当存在异常时，所述无人机预警模块(5)发出异常警报，并通过所述无人机远程操控模块(13)进行紧急救助；
步骤S6，在进行所述机载震源投放时，所述搭载无人机(6)还设置有高度传感模块(18)和风速风向传感模块(19)，所述高度传感模块获取所述搭载无人机(6)距离地面的高度h，所述风速风向传感模块(19)获取当前的风速v2，从而计算出从当前所述搭载无人机投递所述机载震源(7)时所述机载震源偏移当前所述搭载无人机(16)的偏移距离S；
Figure FDA0003506661770000061
其中，S，v2为矢量，g为重力加速度；所述图像数据处理模块(14)基于偏移距离S和所述位置信息得到所述机载震源(7)的投放时到地面的预期实际位置，并通过所述地图显示模块(12)进行显示，从而操纵人员能够合理判断投放位置，以实现准确投放。
10.根据权利要求9所述的一种基于无人机遥控震源的无线同步控制方法，其特征在于：所述地图显示模块(12)进行显示时，所述机载震源(7)的预期实际位置采用红色虚拟框的形式显示，所述操纵人员在进行投送所述机载震源(7)基于所述红色虚拟框和所述搭载无人机(6)的位置，并基于经验进行投放。
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